CN1448759A - 调光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调光元件。可进行全彩色显示和高解像度黑白显示，降低显示图像的颜色偏移及显示的不一致性。该调光元件包括：依次沉积共用电极层5、液晶层3而形成的第一基片1、依次沉积彩色滤色层控制用电极层6、彩色滤色层4而形成的第二基片2以及设在液晶层3及彩色滤色层4之间的子像素电极层8。液晶层3由共用电极层5和子像素电极层8电控它的光量。彩色滤色层4由彩色滤色层控制用电极层6和子像素电极层8电控它的着色/脱色状态的电致变色层形成。

Description

调光元件
技术领域
本发明涉及调光元件。特别涉及进行彩色显示和高解像度黑白显示的调光元件。本发明中的调光元件可被应用在透射型、反射型或者透射反射两用型液晶显示器件、有机或者无机电致发光(EL：electroluminescence)器件、电泳器件及图像读取元件中。
背景技术
由于液晶显示器(LCD)具有省空间、功耗低等特点，所以它的用途也非常广泛。主要用在个人用途上，并且还希望它今后的用途越来越多。LCD中设有用以进行彩色显示的彩色滤色层。在这种情况下，由R(Red)、G(Green)、B(Blue)光的这三原色形成各自的子像素，再由这三个子像素形成一个像素。多色显示就是通过R、G、B这三种子像素的组合及各自的子像素的灰度显示而显示出来的。
一般认为，显示图像信息时所需的解像度要在80dpi(dot per inch)以上；照片图像所需要的解像度在170dpi以上就足够了。但对文字信息、X射线照片等高解像度信息而言，所需要的解像度就要在200dpi以上。因为在彩色液晶面板下，通过驱动RGB这三种子像素才能表现出一种颜色(白色或者黑色)，故这种情况下画面横向上所需要的解像度就是不需要彩色滤色层的黑白液晶面板的3倍。
因此，为了在利用彩色液晶面板显示出例如小说、新闻等需要清楚地显示出很多文字信息这样的内容，就必须使用解像度实质上在600dpi以上的彩色液晶面板。为实现600dpi以上的解像度，又必须使构成彩色液晶面板的每一个像素的尺寸极小。然而，不仅很难利用现在的一般的制造装置来制造解像度600dpi以上的彩色液晶面板，也很难设定驱动电路周围的驱动条件。对小型LCD而言，可通过时间顺序(time sequential)等技术来实现高解像度LCD，但对大型LCD而言，则会因为基片尺寸的增大，而在远离信号输入一侧的位置上出现电压延迟等不良现象，是难以实现高解像度的。
针对这一情况，开发出了能通过控制液晶面板的颜色而进行彩色/黑白显示转换的液晶显示器。例如，如特开2000-284315号公报中所述的技术方案是这样的，在彩色滤色层与液晶层之间设了高分子分散型液晶层，当透过彩色滤色层的光透过高分子分散型液晶层时，让光透射/散射，由此进行彩色/黑白显示转换。再就是，特开平9-244057号公报中所述的技术方案是这样的，在黑白液晶面板上叠加上ECB(ElectricallyControlled Birefringence)式液晶面板，利用ECB的双折射效果来着色，由此进行彩色/黑白显示转换。
然而，在特开2000-284315号公报中所述的液晶显示器中，因为光的散射效果受高分子分散型液晶层的厚度的影响，要得到RGB光变化为白色的散射，就必须使高分子分散型液晶层的厚度相当厚，这样一来施加电压将会变得非常大。
在特开平9-244057号公报中所公开的液晶显示器中，因为用ECB面板来产生颜色，故颜色纯度较低。还因透过率不能被控制为任意值，故进行彩色显示时显示出来的色相和我们所希望的色相不同的可能性很高。还有，因两枚面板叠加在一起，故有可能出现以下现象。即进行彩色显示时，就会由于黑白液晶面板与ECB式液晶面板间的视差而出现显示图像颜色的偏移。进行黑白显示时，会由于透射率在子像素内的偏差而出现显示的不一致性。
发明内容
本发明正是为解决上述问题而开发出来的。其目的在于：提供一种使全彩色(full-color)显示、高解像度黑白显示成为可能的调光元件。
本发明的调光元件，它包括：依次沉积第一电极层、光量控制层而形成的第一基片；与所述第一基片面对面设置并依次沉积第二电极层、彩色滤色层而形成的第二基片及设在所述光量控制层与所述彩色滤色层之间的第三电极层。由所述第一电极层及所述第三电极层确定呈矩阵状的多个子像素。所述光量控制层由所述第一电极层及所述第三电极层电控它的光量。所述彩色滤色层由所述第二电极层及所述第三电极层电控它的着色/脱色状态。
所述彩色滤色层最好是固体状态或者半固体状态。
所述彩色滤色层既可由含有有机电致变色色素的混合物制成，也可为含有二色性色素的高分子分散型液晶层。
同一色相的所述彩色滤色层沿列方向布置着，所述第二电极层可为多列分别与同一色相的所述彩色滤色层叠层布置着的条状电极层。所述多列条状电极层可被接到1条或者2条以上的信号线上。
所述第三电极层，由多个分别被接到开关元件上的子像素电极形成为矩阵状，所述第一电极层可为面对着所述多个子像素电极而设的共用电极层。
所述第二电极层，为多个形成在与所述多个子像素电极中的每一个子像素电极重叠的区域中的彩色滤色层用电极层；信号通过开关元件被写到所述多个彩色滤色层用电极层中的每一个电极层中，开关元件被连接在叠加在彩色滤色层用电极层上的所述子像素电极上。或者是，所述第二电极层，为多个形成在与所述多个子像素电极中的每一个子像素电极重叠的区域中的彩色滤色层用电极层；信号通过另一开关元件被写到所述多个彩色滤色层用电极层中的每一个电极层中，该另一开关元件为与被连接在叠加在彩色滤色层用电极层上的所述子像素电极上的开关元件相邻且不同的开关元件。
所述多个子像素电极各自被连接到多条相互平行着延伸的源极信号线上，所述多个彩色滤色层用电极层可被连接到多条彩色滤色层用信号线上，彩色滤色层用信号线的条数与所述多条源极信号线的条数相等。
所述第一电极层，由多个分别被接到开关元件上的子像素电极形成为矩阵状，所述第三电极层可为面对着所述多个子像素电极而设的共用电极层。
所述光量控制层可为液晶层或者电致发光层。
在本说明书中，“子像素”指为进行显示光学状态得以控制的最小单位。在彩色显示的情况下，一般称R、G、B的最小显示单位为R子像素、G子像素及B子像素。一组R子像素、G子像素及B子像素形成“像素”。在无源矩阵型显示器件中，由被设置成条状的多个列电极、及与该列电极正交而设的多个行电极来确定“子像素”，两电极相交的每一个区域构成子像素。再就是，在有源矩阵型显示器件中，由子像素电极和面对着子像素电极而设的共用电极来确定子像素。需提一下，在设置了黑矩阵的结构的情况下，严格来讲，根据应该显示的状态而施加了电压的区域中对应于黑矩阵的开口部分的那一区域，对应于“子像素”。
典型情况是，多个子像素被布置成矩阵状。因此，多个子像素被布置在行方向及与行方向垂直的列方向上。但是，子像素的布置并不限于此，只要被布置在相互不同的方向上。例如，在采用三角形布置的彩色显示器件中，可将列方向设定为与行方向倾斜的方向。需提一下，列方向及行方向只不过是表示显示画面的一个方向及与其相交的另一方向而已，并不是确定显示画面的长边方向和短边方向的方向。
附图说明
图1为第1个实施例中的调光元件的剖面示意图。
图2为第1个实施例中的调光元件的一个像素的平面示意图。
图3为第2个实施例中的调光元件的剖面示意图。
图4为第2个实施例中的调光元件的一个像素的平面示意图。
图5为第3个实施例中的调光元件的剖面示意图。
图6为第3个实施例中的调光元件的平面示意图。
图7为此较例中的调光元件的剖面示意图。
图8示出了电致变色材料(红色)之一例的化学结构式。
图9示出了电致变色材料(绿色)之一例的化学结构式。
图10示出了电致变色材料(蓝色)之一例的化学结构式。
图11示出了二色性色素之一例的化学结构式。
符号说明
1—第一基片；2—第二基片；3—液晶层；4—彩色滤色层；5—共用电极层；6—彩色滤色层控制用电极层；7—绝缘层；8—子像素电极层；9—背光单元；10、11—偏光片；20—子像素电极用TFT；30—彩色滤色层用TFT；40—源极信号线；50—栅极信号线；51、52—栅极端子；60—彩色滤色层信号线；70—黑矩阵。
具体实施方式
本发明的调光元件包括：依次沉积第一电极层及光量控制层而得到的第一基片、依次沉积第二电极层及彩色滤色层而得到的第二基片及设在所述光量控制层和所述彩色滤色层之间的第三电极层。下面，说明光量控制层、彩色滤色层及第一到第三电极层。
(光量控制层)
本发明中所用的光量控制层，为一可根据第一电极层和第三电极层间的电位差或者流过第一电极层和第三电极层间的电流，或控制从它本身发出的光量，或改变从外部入射来的光的透过率的层。具体而言，这样的光量控制层有液晶层、白色有机或者无机EL层、电泳层等。光量控制层的驱动方式可为无源或者有源驱动方式。
(彩色滤色层)
本发明中所用的彩色滤色层，可根据第二电极层和第三电极层间的电位差或者流过第二电极层和第三电极层间的电流，而在着色状态/脱色状态之间进行可逆变化。例如，可使用加电场以后颜色就发生可逆变化的高分子电致变色材料。代表性的材料有：在红色/无色状态之间进行可逆变化的导电性高分子(例如：poly(o-trimethylsilylphenylacetylene))。
还可用通过氧化还原反应而进行可逆的着色状态/脱色状态变化的有机电致变色色素。这些有机电致变色色素如下。例如，红色系列材料有：蒽醌系列色素(图8(a))、苯乙烯基螺吡喃色素(styryl-type spirophyrane)(图8(b))；绿色系列材料有：芳香族胺系列色素(图9(a))、viologen色素(图9(b))；蓝色系列材料有：viologen色素(图10(a))、吡唑啉色素(图10(b))。不仅可将有机电致变色材料导入到共轭导电聚合物的侧链中，还可将有机电致变色材料导入到乙稀基聚合物、氨基聚合物、硅氧烷聚合物等各种绝缘性聚合物的侧链中，或者将有机电致变色材料分散在这些聚合物中。可使用固体电解质例如高分子固体电解质制成全固体(all-solid)电致变色元件。还可以让这些低分子有机电致变色色素在固体电解质膜中溶解。可这样由含有有机电致变色材料的混合物(高分子、固体电解质等)制成彩色滤色层。
可使用含二色性色素的高分子分散型液晶层(PDLC)作本发明中所用的彩色滤色层，二色性色素是在分子的长轴方向和短轴方向上对可见光的吸收具有各向异性的色素。含有二色性色素的PDLC为将封入了液晶材料和二色性色素的混合体的微胶囊(microcapsule)分散到高分子中而得到的高分子母体。在不施加电压的状态下，微胶囊中液晶分子朝向各个方向，吸收入射光，故就看到PDLC是有颜色的。但在施加了电场的状态下，液晶分子就平行于电场配向，而不吸收入射光，故就看到PDLC是脱色(无颜色)的。最好是色相很丰富、二色性比及摩尔吸光系数很高的色素作二色性色素。例如，可使用重氮色素系列(图11(a))、三偶氮色素(图11(b))及蒽醌系列色素(图11(c))作二色性色素。
彩色滤色层可为充填在液晶盒内的液体状态，但从是否好处理、是否好制造的角度来看，彩色滤色层最好是不会从第二电极层与第三电极层间流出且形状能够保持下来的固体形状或者半固体形状。
与对光量控制层的驱动方式一样，对彩色滤色层的驱动方式也是采用无源式或者有源式中之任一个。因为彩色滤色层的显示色总是一定的就行了，故不用考虑液晶分子对例如电压变化的响应速度问题。若采用无源驱动，则好处就是结构简单、价格低廉。另一方面，若采用有源矩阵驱动，则可在任意区域，在高解像度黑白显示/彩色显示之间进行切换。
不仅可在显示区域内的所有区域对彩色滤色层进行驱动，还可在显示区域内的一部分区域对彩色滤色层进行驱动。例如，可让显示区域的右半部分进行彩色/黑白显示，而让显示区域的左半部分仅进行彩色显示。对彩色滤色层的布置可采用条状布置、镶嵌布置、三角形布置及方格状布置等布置形式。
(第一到第三电极层)
在本发明的调光元件中，光量控制层位于第一电极层与第三电极层之间，彩色滤色层位于第二电极层与第三电极层之间。换句话说，第三电极层位于光量控制层与彩色滤色层之间且用于驱动光量控制层及彩色滤色层。
第一电极层、第二电极层及第三电极层，可分别采用为相互平行着延长的条状电极、全面电极(共用电极)及对应于子像素的形状、大小的子像素电极的形态。在对光量控制层或者彩色滤色层进行有源驱动的情况下，第一电极层、第二电极层及第三电极层中至少有一个电极层被接在TFT(Thin Film transistor)等有源元件上。比较典型的是，被布置成矩阵状的多个子像素电极被接在TFT的漏极端。TFT的源极端被接在多条相互平行着沿列方向延伸的图像(源极)信号线上。TFT的栅极端被接在多条相互平行着沿行方向延伸的扫描(栅极)信号线上。
在光量控制层与彩色滤色层都被有源驱动的情况下，既可将驱动控制它们的光量控制层用TFT及彩色滤色层控制用TFT分开来设置，也可由一个TFT来驱动光量控制层及彩色滤色层。
既可以子像素为单位来驱动控制彩色滤色层，也可以列为单位来驱动控制彩色滤色层。例如，在同一色相的彩色滤色层被布置在列方向上的情况下，就可使第二电极层为多列分别和同一色相的彩色滤色层重叠的条状电极层。
可将多列条状电极层接到一条或者两条以上的信号线上。例如，在可用相同的驱动电压驱动每一列彩色滤色层的情况下，可将一条信号线接到每一列条状电极层上。还有，在每一个色相下彩色滤色层的驱动电压不同的情况下，可将其条数与色相的个数相等的信号线接到与每一个色相的彩色滤色层重叠的每一个条状电极层上。例如，在R、G、B彩色滤色层的驱动电压各不相同的情况下，就将分别对应于R、G、B的三条信号线接到重叠在R、G、B彩色滤色层上的条状电极层上。
因为在本发明的调光元件中，光量控制层和彩色滤色层之间没有基片，故与二者间有基片的情况相比，第一或者第二电极层与第三电极层间的距离就变短。因此，与二者间有基片的情况相比，使用本发明的调光元件，能使施加电压变小。还有，因光量控制层和彩色滤色层之间没有基片，故这两层就更靠近了，故由于二者间的视差而造成的彩色显示图像的颜色偏移(color shift)、黑白显示的不一致性(incongruent appearance)等减小。
(第1个实施例)
图1为表示第1个实施例中的调光元件的剖面示意图。本实施例中的调光元件，包括：为玻璃基片或者塑料基片等的第一基片1及第二基片2、改变光透射率的液晶层3、RGB各色相被布置成矩阵状的彩色滤色层4。在第一基片1靠近液晶层3的那一侧的整个面上设了共用电极层5。在第二基片2靠近彩色滤色层4的那一侧设了被布置成矩阵状的彩色滤色层控制用电极层6及TFT。在相邻的彩色滤色层4的间隙处形成绝缘层7，在每一个子像素的彩色滤色层4上形成子像素电极层8。每一个电极层5、6、8例如为ITO膜等透明电极层。在本实施例中，子像素电极层8与共用电极层5相重叠的区域被确定为子像素。
在第二基片2的外侧设了背光单元9；在每一个基片1、2的外侧面分别设了偏光片10、11。可借助偏光片10、11让来自背光单元9的光中仅在垂直于光的前进方向的那一平面内的某一角度下振动的光透过。
图2为表示本实施例中的调光元件的一个像素的平面示意图。被布置成矩阵状的每一个子像素电极层8分别被接在子像素电极用TFT20上。在第二基片2上形成了多列相互平行着沿列方向延伸的源极信号线40和多行相互平行着沿与源极信号线40交差的行方向延伸的栅极信号线50。子像素电极层8通过TFT20接在被施加了信号电压的源极信号线40上，TFT20的接通/截止则由从栅极信号线50施来的扫描信号控制。换句话说，由栅极信号线50沿着列方向扫描画面，由TFT20决定从源极信号线加给每一个子像素电极层8的电压。接在接收扫描信号而成为接通状态的TFT20上的子像素电极层8被施加了信号电压，光透射率由液晶层3根据子像素电极层8与设在它对面的共用电极层5之间的电位差来调整。
被布置成矩阵状的每一个彩色滤色层控制用电极层6，分别被接在与子像素电极用TFT20不同的彩色滤色层用TFT30上。彩色滤色层用TFT30被接在接在子像素电极用TFT20上的栅极信号线50上。换句话说，相互平行的两条栅极端子51、52从栅极信号线50朝着列方向延伸，并分别被接在TFT20、30上。彩色滤色层用TFT30被接在平行于接在子像素电极TFT20上的源极信号线40延伸的彩色滤色层信号线60上。在本实施例中，源极信号线40和彩色滤色层信号线60的条数相等。
彩色滤色层4被设在彩色滤色层控制用电极层6与子像素电极层8之间。因彩色滤色层4由电致变色层形成，故氧化还原反应在由于两电极层6、8之间的电位差而产生的电流的作用下产生，彩色滤色层4发生着色/脱色变化。换句话说，通过调节两个电极层6、8间的电位差，彩色滤色层4的着色/脱色状态就发生变化。
在本实施例的调光元件中，由液晶层3根据子像素电极层8及共用电极层5间的电位差来调整光透射率，根据子像素电极层8的电位来调整彩色滤色层控制用电极层6的电位，彩色滤色层4的着色/脱色状态发生变化。在彩色显示的情况下，对应于RGB的三个子像素构成一个像素，但在黑白显示的情况下，因一个子像素构成一个像素，故黑白显示时的解像度是彩色显示时的3倍。因此，本实施例中的调光元件能够在高解像度黑白显示与彩色显示之间进行切换。
还有，让彩色滤色层4脱色时透过光的透射率比让彩色滤色层4着色时透过光的透射率高。因此，由着色为R、G、B的彩色滤色层的透过光合成后而产生的白色光的亮度不如透过脱色后的彩色滤色层4的白色光的亮度高，因此，可减弱背光单元9的亮度，进行低功耗显示。
因在本实施例中的调光元件中，在液晶层3与彩色滤色层4之间没有基片，故与二者间有基片的情况相比，共用电极层5与子像素电极层8间的距离或者彩色滤色层控制用电极层6与子像素电极层8之间的距离变短。因此，与二者间有基片的情况相比，使用本发明的调光元件，能使施加电压变小。还有，因液晶层3与彩色滤色层4之间没有基片，这两个层3、4就靠得近，故由于这两个层3、4间的视差而造成的彩色显示图像的色彩偏差、黑白显示的不一致性都减小。
说明本实施例中的调光元件的制造方法。需提一下，因可利用一般的光刻法制成TFT20、30、栅极信号线50、彩色滤色层信号线60、彩色滤色层控制用电极层6及子像素电极层8，故这些制造方法就省略不提了。
首先，让发出R、G、B各种颜色的有机电致变色材料(参考图8(a)、图9(a)、图10(a))及作为电解质的四丁铵高氯酸盐的混合物(重量混合此1∶1)在二甲基乙酰胺溶剂中溶解，而制得电致变色溶液。通过喷墨法而将电致变色溶液涂布到设在第二基片2上的每一个彩色滤色层控制用电极层6上，并在170度的温度下烧烤30分钟，而对每一个像素形成彩色滤色层4。
由绝缘层7覆盖第二基片2上彩色滤色层4以外的区域。在绝缘层7上形成用以分别与像素电极TFT20的源极端及漏极端接触的接触孔。在彩色滤色层4上形成子像素电极层8的同时，在绝缘层7上形成源极信号线40。利用喷墨法由PEDOT(poly(3，4-ethylenedioxythiophene)制透明电极层形成子像素电极层8及源极信号线40。此时，源极信号线40及子像素电极层8通过接触孔分别被接到像素电极TFT20的源极端及漏极端上。
第一基片1及第二基片2上分别形成配向膜(未示)，这两块基片1、2通过封接材料(未示)贴合到一起。在这两块基片1、2之间所形成的空间注入液晶材料而形成液晶层3。在这两块基片1、2的外侧面分别贴上偏光片10、11，将背光单元9设在规定的位置上。
(第2个实施例)
图3为表示第2个实施例中的调光元件的剖面示意图。本实施例中的调光元件的结构基本上和第1个实施例中的调光元件的一样，与第1个实施例相同的结构用同一符号来表示，说明省略。本实施例与第1个实施例的不同之处，在于：本实施例中的彩色滤色层4为微胶囊封入型高分子分散型液晶层(PDLC-GH)(图3中以PDLC-GH4来表示)，且对每一个子像素设了含有分别对应于R、G、B色相的二色性色素的微胶囊封入型高分子分散型液晶层。而第1个实施例中的彩色滤色层4则是由电致变色层形成的。
本实施例中的PDLC-GH用例如以下方法来调制。用三偶氮色素(图11(b))作蓝色色素；用重氮色素(图11(a))作黄色色素；用蒽醌系列色素(图11(c))作品红色色素。以液晶材料和色素的重量比为3∶1混合而成的向列液晶ZLI-4792(Merck Co.，Inc.)的重量比30％、丙烯基单体的重量比70％、再添加重量比2～3％的光起始剂来制成混合物。将该混合物涂布到第二基片2上所设的每一个彩色滤色层控制用电极层6上，并用紫外线(峰值波长：363nm)照射它，这样让涂敷膜固化而形成各种色相的彩色滤色层4。
图4为表示本实施例中的调光元件的一个子像素的平面示意图。在本实施例中，对每一个子像素仅设一个从栅极信号线50朝着列方向延伸的栅极端子，即栅极端子51。换句话说，像素电极层用TFT20及彩色滤色层用TFT30被接在共用的栅极端子51上。因让两个TFT20、30的栅极端子51共为一个端子以后，行方向上相邻的子像素间的间隔就变短，故与在行方向上拥有两个栅极端子51、52的第1个实施例相比，开口率提高了。
需提一下，和第1个实施例一样，子像素电极层8及源极信号线40是通过喷墨法由PEDOT制透明电极层形成的，且分别通过形成在绝缘层7上的接触孔接在像素电极层用TFT20的源极端子及漏极端子上。
本实施例也和第1个实施例一样，在沿画面的列方向扫描的同时，根据来自源极信号线40的数据(源极信号)来调整彩色滤色层控制用电极层6的电位及子像素电极层8的电位。这样就决定了对彩色滤色层4施加/不施加规定电压的状态。
因在高分子分散型液晶液滴内部，二色性色素相对色素吸收系数表现出各向异性，故在不施加电压的状态下，二色性色素在液滴中朝向各个方向。二色性色素对透过来的偏光的任意波长分别进行吸收/透射。结果，在每一个子像素中任意波长的光都透过而进行彩色显示。
因为在施加电压的状态下，高分子母体中的液晶层相对电极层垂直立着。伴随于此，色素分子的长轴也平行于光的前进方向，故不吸收光。结果是，透过光不被着色，而成为黑白显示。因此，在本实施例中，从面板端子将彩色滤色层驱动用信号和液晶显示用信号分别输入到彩色滤色层控制用电极层6及子像素电极层8中以后，就可在高精细(高解像度)黑白显示和彩色显示之间进行切换。
与第1个实施例一样，与二者间有基片的情况相比，使用本实施例中的调光元件，能使施加电压变小。还有，因液晶层3与彩色滤色层(PDLC-GH)4之间没有基片，这两个层3、4就靠得近，故由于这两个层3、4间的视差而造成的彩色显示图像的颜色偏移，黑白显示的不一致性等都减小了。
(第3个实施例)
图5为第3个实施例中的调光元件的剖面示意图。在本实施例中的调光元件中，彩色滤色层控制用电极层6及彩色滤色层4形成在对面电极(第二基片2)一侧。与第1个实施例一样，彩色滤色层4为有机电致变色层。光量控制层为白色EL层31。因白色EL层31为自发光的光量控制层，故不需要背光。
白色EL层31在矩阵状地布置在第一基片1上的子像素电极层8和共用电极层5之间；彩色滤色层4在形成在第二基片2上的条状彩色滤色层控制用电极层6与共用电极层5之间。彩色滤色层4是同一色相的沿列方向布置着，彩色滤色层控制用电极层6被布置成与同一色相的彩色滤色层4重叠的样子。需提一下，彩色滤色层4可连续着形成在列方向上，也可对每一个子像素形成彩色滤色层4。
图6为本实施例中的调光元件的平面示意图。彩色滤色层控制用电极层6为多列与每一色相的彩色滤色层4重叠着的条状图案(以下称其为条状电极层6)。对应于每一个色相的条状电极层6分别被接在相互平行着沿行方向延伸的、R、G、B各色相用彩色滤色层信号线60R、60G及60B上。这样一来，对应于每一个色相的彩色滤色层控制用电极层6中就被输入了因彩色滤色层4的各色相而不同的信号。例如，若将规定的电位信号输入到红色用彩色滤色层信号线60R中，红色的各列彩色滤色层控制用电极层6中就被输入了信号。在施加电压的状态下，因为RGB的颜色消失，来自白色EL层31的光不被着色，故彩色滤色层4成为白显示。还有，因在白色EL层31中没有电流在流的时候，白色EL层31不发光，故不管有无电压被施加在彩色滤色层4上而它成为黑显示。需提一下，既可对整个画面的彩色滤色层4进行着色/脱色切换，也可仅对在列方向上分割后得到的区域进行着色/脱色切换。
对本实施例中的调光元件的制造方法加以说明。首先，利用光刻法，在第一基片1上形成被布置成矩阵状的多个子像素电极层8、多个分别对多个子像素电极层8进行切换控制的TFT、相互平行着沿列方向延伸并分别被接在列方向上的多个TFT上的多列源极信号线、及相互平行着沿行方向延伸并分别被接在行方向上的多个TFT上的多行扫描信号线。在被布置成矩阵状的每一个子像素电极层8上形成白色EL层31。由绝缘层7将白色EL层31以外的区域覆盖起来。
在第二基片2的整个面上形成ITO膜以后，将彩色滤色层4形成区域以外的ITO膜蚀刻掉而形成条状的彩色滤色层控制用电极层6。与第1个实施例一样，在彩色滤色层控制用电极层6上形成有机电致变色层而形成各个色相的彩色滤色层4。为将相邻的彩色滤色层4的间隙充填起来，涂敷黑色光阻并照射紫外线而形成黑矩阵70。调整紫外线的照射时间而使黑色光阻的膜厚大致与彩色滤色层的膜厚相等。在彩色滤色层4及黑矩阵70的整个面上形成共用电极层5。将第一基片1和第二基片2贴合起来，就得到了本实施例中的调光元件。
在本实施例的调光元件中，根据由于子像素电极层8及共用电极层5间的电位差而引起的电流来控制白色EL层31的亮度。还有，根据共用电极层5的电位来调整彩色滤色层控制用电极层6的电位而让彩色滤色层4的着色/脱色状态进行变化。因此，从面板端子将彩色滤色层驱动用信号和白色EL层31发光用信号分别输入到彩色滤色层控制用电极层6及子像素电极层8中以后，就可在高精细(高解像度)黑白显示和彩色显示之间进行切换。特别是，若仅在画面的一部分区域形成彩色滤色层控制用电极层6，又能将彩色显示区域与可进行高精细黑白显示/彩色显示切换的区域分割开来进行显示。
与第1个实施例一样，与二者间有基片的情况相比，使用本实施例的调光元件，能使施加电压变小。还有，因在白色EL层3 1和由有机电致变色层形成的彩色滤色层4之间没有基片，这两个层31、4就靠得近，故由于这两个层31、4间的视差而造成的彩色显示图像的颜色偏移、黑白显示的不一致性等都减小了。
(其它实施例)
在第1个实施例到第3个实施例中，说明了对光量控制层进行有源矩阵驱动的情况，除此以外，还可对光量控制层进行无源驱动。在第1个实施例到第3个实施例中，说明的是光透过型调光元件，不仅如此，例如既可用用铝等的反射膜形成彩色滤色层控制用电极层6的反射型调光元件，又可用进一步让反射膜的一部分开口的反射透过两用型调光元件。在第1个实施例到第3个实施例中，用TFT作了有源元件，不仅如此，还可用MIM(Metal Insulator Metal)等2端子元件、FET等其它的三端子元件作有源元件。
本发明中的调光元件，可被作为读取记载在新闻、杂质等上的文字、图像的读取元件用。例如，可制作与第1个实施例中的调光元件的每一个光量控制层用TFT一起再设上光电二极管，并用各种色相的彩色滤色层将光电二极管覆盖起来的读取元件。以读取元件的彩色滤色层一侧为对象物，从与对象物相反的那一侧用光照射对象物。它的反射光则由每一个像素的光电二极管来接收。反射光中只有彩色滤色层的色相的光通过彩色滤色层，该透过彩色滤色层的光被光电二极管接收。由对应于接收了光的光电二极管的光量控制层用TFT对每一个像素进行写入，子像素信息就被保持在每一个子像素中。每一个子像素中所保持的子像素信息，可利用例如背光来将它显示出来，由此而可将对象物复制出来。在该读取元件中，也是通过进行彩色滤色层的彩色/黑白变换而进行高解像度黑白图像、彩色图像的读取转换的。
(比较例)
图7为用以和本发明中的调光元件进行比较的比较例中的调光元件的剖面示意图。本比较例中的调光元件，由形成有它的着色/脱色状态被电控的彩色滤色层的彩色滤色层用面板100及液晶面板110这两枚面板构成。换句话说，彩色滤色层及液晶层分别被夹在一对基片及一对电极层之间。
若在借助彩色滤色层用液晶面板100的着色/脱色状态切换而让彩色滤色层的一部分消色的状态下进行画面显示，就可从正面观察以确认高解像度黑白/彩色表示的分割显示。但是，当从视角稍微偏一点的方向观察本比较例中的调光元件的时候，就会由于彩色滤色层用液晶面板100和液晶面板110间的视差，而连成在进行彩色显示时，出现显示图像的颜色偏差，在进行黑白显示时，出现由于透过率在子像素内的偏移而产生的显示的不一致性。
根据本发明的调光元件，使全彩色显示和高精细黑白显示成为可能，降低显示图像的颜色偏移、显示的不一致性等。

Claims (13)

1、一种调光元件，它包括：依次沉积第一电极层及光量控制层而形成的第一基片、与所述第一基片面对面设置并依次沉积第二电极层及彩色滤色层而形成的第二基片及设在所述光量控制层和所述彩色滤色层之间的第三电极层，其中：
由所述第一电极层及所述第三电极层确定呈矩阵状的多个子像素；
所述光量控制层，由所述第一电极层及所述第三电极层电控它的光量；
所述彩色滤色层，由所述第二电极层及所述第三电极层电控它的着色/脱色状态。
2、根据权利要求1所述的调光元件，其中：
所述彩色滤色层为固体状态或者半固体状态。
3、根据权利要求1所述的调光元件，其中：
所述彩色滤色层由含有有机电致变色色素的混合物制成。
4、根据权利要求1所述的调光元件，其中：
所述彩色滤色层为含有二色性色素的高分子分散型液晶层。
5、根据权利要求1所述的调光元件，其中：
同一色相的所述彩色滤色层沿列方向布置着，所述第二电极层为多列分别与同一色相的所述彩色滤色层重叠的条状电极层。
6、根据权利要求5所述的调光元件，其中：
所述多列条状电极层被接到1条或者2条以上的信号线上。
7、根据权利要求1所述的调光元件，其中：
所述第三电极层，是由多个分别被接到开关元件上的子像素电极形成为矩阵状的电极层；
所述第一电极层，为面对着所述多个子像素电极而设的共用电极层。
8、根据权利要求7所述的调光元件，其中：
所述第二电极层，为多个形成在与所述多个子像素电极中的每一个子像素电极重叠的区域上的彩色滤色层用电极层；
信号通过开关元件被写到所述多个彩色滤色层用电极层中的每一个电极层中，该开关元件被连接到叠加在彩色滤色层用电极层上的所述子像素电极上。
9、根据权利要求8所述的调光元件，其中：
所述多个子像素电极各自被连接到多条相互平行着延伸的源极信号线上；
所述多个彩色滤色层用电极层被连接到相互平行着延伸的彩色滤色层用信号线上，所述彩色滤色层用信号线的条数与所述多条源极信号线的条数相等。
10、根据权利要求7所述的调光元件，其中：
所述第二电极层，为多个分别形成在与所述多个子像素电极中的每一个子像素电极重叠的区域中的彩色滤色层用电极层；
信号通过另一开关元件被写到多个彩色滤色层用电极层中的每一个电极层中，所述另一开关元件为与被连接在与叠加在彩色滤色层用电极层上的所述子像素电极上的上述开关元件不同的开关元件。
11、根据权利要求10所述的调光元件，其中：
所述多个子像素电极各自被连接到多条相互平行着延伸的源极信号线上；
所述多个彩色滤色层用电极层被连接到多条相互平行着延伸的彩色滤色层用信号线上，所述彩色滤色层用信号线的条数与所述多条源极信号线的条数相等。
12、根据权利要求1所述的调光元件，其中：
所述第一电极层，是由多个分别被连接到开关元件上的子像素电极形成为矩阵状的电极层；
所述第三电极层为面对着所述多个子像素电极而设的共用电极层。
13、根据权利要求1所述的调光元件，其中：
所述光量控制层为液晶层或者电致发光层。
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